SAN裝置水下造粒系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計

侯衍哲

（中石油吉林化工工程有限公司，吉林 吉林 132000）

SAN樹脂也叫苯乙烯-丙烯腈共聚物，其是由苯乙烯與丙烯腈進行共聚反應(yīng)得到的。SANS樹脂的制備方法一般有三種，分別是本體聚合法、懸浮聚合法和乳液聚合法。但是工業(yè)上制備SAN樹脂，多用的方法為本體聚合法和懸浮聚合法。SAN作為優(yōu)秀的中間體，可以用于ABS樹脂的接枝流程中，但是其也可以作為純凈物使用。SAN的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，在透明度、耐熱性、耐油性和老化性上表現(xiàn)良好，并由于其可塑性強，容易再加工和著色，因而，SAN樹脂作為工業(yè)生產(chǎn)物具有非常廣泛的用途［1-4］。

造粒設(shè)備作為生產(chǎn)SAN樹脂中最為關(guān)鍵的設(shè)備，其狀態(tài)對SAN的質(zhì)量和品質(zhì)具有非常大的影響。而作為一個生產(chǎn)SAN樹脂的公司，產(chǎn)品的好壞、質(zhì)量直接聯(lián)系到了企業(yè)在市場上的競爭力。故而造粒設(shè)備的改進和優(yōu)化得到了絕大多數(shù)企業(yè)的重視。

圖1 純凈SAN樹脂

1 目前SAN造粒設(shè)備存在的問題

目前SAN造粒設(shè)備存在的問題有三個，第一是牽引干切法的造粒系統(tǒng)不穩(wěn)定，第二是SAN造粒系統(tǒng)能耗問題，第三是切粒機切刀問題。牽引干切法造粒系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的問題由來已久，許多企業(yè)對此也難以解決，由于干切法對切刀的磨損是不可避免的，因而切刀需要進行定期的清理和更換，而如果切刀沒有進行徹底的清理或及時的更換，將會導(dǎo)致顆粒的粘連，使得產(chǎn)品的質(zhì)量下降，并且顆粒外部與空氣接觸將會有氧化的可能，這會嚴重影響SAN顆粒的售出。而如果SAN顆粒粘連處理不及時，將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)停止，影響正常生產(chǎn)［5-9］。

SAN造粒系統(tǒng)能耗問題關(guān)鍵在于SAN需要用到大量的脫鹽水，而在運用脫鹽水的過程中難免造成浪費，不僅對環(huán)境造成影響也大大增加了SAN的制造成本。在切粒機切刀問題上，由于切粒機切刀不可避免地會出現(xiàn)有間隙，造粒過程中會出現(xiàn)較多的粉末，雖然SAN生產(chǎn)過程中會有干燥系統(tǒng)的，但是由于粉末較多，干燥系統(tǒng)會變得難以運行，而且較多的粉末也會影響職工肺部健康。

2 牽引干切法造粒系統(tǒng)存在三個方面問題的改造

2.1 水下切粒系統(tǒng)

水下切粒系統(tǒng)具有穩(wěn)定性，能有效避免停機、造粒過程中粉末較多的問題。其在體積上比改造前的系統(tǒng)要小，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，使得其生產(chǎn)效率高，在某種程度上也有助于生產(chǎn)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。水下切粒系統(tǒng)的主要優(yōu)點是產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)秀，SAN顆粒美觀，破損率低，粉塵少和生產(chǎn)周期少，這些條件決定了其是較為理想和優(yōu)秀的造粒設(shè)備。由于這種設(shè)備在水中進行，能夠有效地阻止粉末的減少并且在一定程度上可以減少清理工作，實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行，減少開停次數(shù)，這樣會大大延長設(shè)備周期。

圖2 水下造粒機

2.2 SAN造粒系統(tǒng)脫鹽水浪費問題改造方案

由于SAN造粒廠房造粒在整個過程中都需要脫鹽水進行誰送和冷卻，而這些脫鹽水很難以再次利用，通常情況下就直接排出，影響環(huán)境的同時增加了生產(chǎn)成本，浪費大量的脫鹽水。如何解決脫鹽水浪費問題，要從直接源頭下手，即收集用過的脫鹽水進行二次利用，可以直接增加一個水池，將用過的脫鹽水收集起來，經(jīng)過化學(xué)處理之后再進行使用，提高重復(fù)利用率，降低脫鹽水的消耗。

改造后的脫粒系統(tǒng)對比原先利用效率高且能保證長期利用。

2.3 切粒機切刀間隙不當(dāng)改造

切粒刀間隙不當(dāng)關(guān)系到產(chǎn)品的外觀和切片的形狀，間接影響到產(chǎn)品的出售。一般的SAN顆粒間隙為0.03～0.06 mm，依據(jù)生產(chǎn)的黏度來算的話，一般會黏度小的間隙。在調(diào)整切刀問題上應(yīng)該注意的事項一般有兩個：正確的切刀間隙與切刀壽命、產(chǎn)品品質(zhì)有密切的聯(lián)系，如果切刀間隙有一定的錯誤時，切刀的壽命有可能會因此減短，產(chǎn)品品質(zhì)也難以保障；在調(diào)整切刀時應(yīng)該反向旋轉(zhuǎn)切刀，若正向旋轉(zhuǎn)切刀，則切刀可能會因為間隙不當(dāng)而損壞，進而影響切刀壽命和產(chǎn)品品質(zhì)。

2.4 設(shè)計計算

SAN樹脂束條是高黏度的，通過齒輪泵對其進行加壓，并且經(jīng)過靜態(tài)混合器和換網(wǎng)器，SAN樹脂冷卻后僅需切粒機，因此在這個過程中要求切粒機的轉(zhuǎn)速和高粘度泵的轉(zhuǎn)速必須匹配，其計算如下：

已知SAN樹脂密度為0.9 g·cm-3，當(dāng)高黏度泵的轉(zhuǎn)速達到14.00 r·min-1時，切粒機的線速度可以達到74 m·mim-1，轉(zhuǎn)刀直徑為0.5 m，每個轉(zhuǎn)刀的齒數(shù)為70，經(jīng)過計算之后得到生產(chǎn)額定產(chǎn)量為4 500 kg·h-1，這個數(shù)據(jù)與實際情況較為符合。

3 改造結(jié)果經(jīng)濟效益分析

3.1 項目及投資

改造之前：1周進行1次清理工作，1次清理2 h；改造之后：水下造粒系統(tǒng)半年才需要進行一次清理工作。造粒系統(tǒng)改造后為水下造粒系統(tǒng)之后，由于設(shè)備在水下進行并且密閉，這會導(dǎo)致操作費用明顯增加，但是由于改造之后系統(tǒng)半年清理一次，且生產(chǎn)效率高、原來存在的安全隱患減少，相比之下改造之后的“性價比”更高，且裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、利用率非常高，產(chǎn)品質(zhì)量高，產(chǎn)量大，改造之后的經(jīng)濟效益變大，如表1所示。

表2 改造前后的經(jīng)濟效益變

3.2 減少的停車及檢修費用

原來的造粒系統(tǒng)在沒有改造之前每周一次進行清潔工作，且每次清理需要花費2 h以上，耗費巨大，每年需要的時間為150 h。運用水下造粒系統(tǒng)之后情節(jié)次數(shù)變少，每半年清理1次，平均每年清洗時間為30 h。按照工作量來計算，清洗干燥系統(tǒng)時消耗的原料為20 t，每年可以減少5次清洗，共計可以節(jié)省原料為100 t，直接節(jié)約創(chuàng)收200萬元。而每次的清理費用為10萬元，每年可以減少100萬元的清理費用，所生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀不僅優(yōu)秀，而且在清洗上也能省下成本。

4 結(jié) 論

本研究對SAN造粒設(shè)備進行改造，通過對SAN造粒系統(tǒng)出現(xiàn)的三個問題的分析，在此基礎(chǔ)上對造粒系統(tǒng)進行改在，改造后的造粒系統(tǒng)運行穩(wěn)定、大大提升了產(chǎn)量和產(chǎn)值，能夠保證整個SAN造粒系統(tǒng)高效、長周期地運行。

其中，采用水下造粒法可以有效地保證造粒系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題和造粒過程中出現(xiàn)的粉末較多、影響身心健康的問題。該造粒系統(tǒng)結(jié)合了多個設(shè)備的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，使得其生產(chǎn)效率高，在某種程度上也有助于生產(chǎn)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。水下切粒系統(tǒng)的主要優(yōu)點是產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)秀，SAN顆粒美觀，破損率低，粉塵少和生產(chǎn)周期少。

關(guān)于SAN造粒系統(tǒng)脫鹽水浪費的問題，改造方案通過增加地下水池，重新將使用過的脫鹽水引入池中進行重復(fù)使用，這樣在減少排放量的同時也可以減少生產(chǎn)成本。

在有關(guān)切粒機切刀間隙不當(dāng)?shù)膯栴}上，改造方案通過調(diào)整切刀的間隙，來解決這個問題。改造后將減少造粒開車時間，減少大塊料對切刀的磨損，這樣既可以保證切刀與改造前相比使用壽命更長，也可以減少粉末顆粒，保證系統(tǒng)的正常運行。

這個改造方案的經(jīng)濟效益良好，在一定程度上體現(xiàn)了綠色環(huán)保的原則，對企業(yè)來說降低了生產(chǎn)升本，增加了生產(chǎn)量，穩(wěn)定產(chǎn)能的同時設(shè)備也能長時間運行、清理工作大大減少。